HIV-teststrips

Eindexamen vwo scheikunde 2013-II
-
havovwo.nl
HIV-teststrips
Wanneer je door een virus bent besmet, maakt het lichaam zogenoemde
antilichamen aan. Deze antilichamen zijn eiwitten die zich specifiek
binden aan de eiwitten die door het virus worden gevormd. Hiervan maakt
men onder andere gebruik bij de test of iemand besmet is met het
HIV-virus. Bij deze test worden teststrips gebruikt waarop de HIV-eiwitten,
gesorteerd op grootte, zijn aangebracht.
Voordat de HIV-eiwitten op de strips kunnen worden aangebracht, moeten
ze eerst worden gedenatureerd. Daarvoor gebruikt men een oplossing van
SDS. SDS is een zout dat bestaat uit Na+ ionen en C12H25SO4– ionen.
Men neemt aan dat de C12H25SO4– ionen zich gelijkmatig langs de
aminozuurketen aan het eiwit binden, zodat de keten zich strekt.
Schematisch wordt dat vaak weergegeven als in figuur 1.
figuur 1
aminozuurketen
OSO3
OSO3
OSO3
OSO3
–
De C12H25SO4 ionen zijn onder andere via ionbindingen aan de
aminozuurketen gebonden.
2p
20
Geef de naam van een aminozuur waarmee een C12H25SO4– ion een
ionbinding kan vormen. Licht je antwoord toe.
Men heeft vastgesteld dat de verhouding tussen het aantal
aminozuureenheden in de keten en het aantal C12H25SO4– ionen langs de
keten in een gedenatureerd eiwit 9,0 : 5,0 is. Deze verhouding is voor alle
eiwitten hetzelfde.
3p
21
Bereken hoeveel gram SDS nodig is om 1,0 gram eiwit te denatureren. Ga
ervan uit dat de gemiddelde massa van een aminozuureenheid in een
eiwitmolecuul 112 u is.
Bij het denatureren wordt ook de stof DTT gebruikt. De systematische
naam van DTT is 1,4–dimercapto–2,3–butaandiol. Het voorvoegsel
mercapto geeft een SH groep weer (zie ook Binas-tabel 66D). DTT zorgt
ervoor dat S – S bindingen tussen cysteïne-eenheden in een eiwitmolecuul
worden verbroken. De reactievergelijking waarbij een S – S binding door
DTT wordt verbroken, is hieronder schematisch weergegeven:
~ Cys – S – S – Cys ~ + DTT → ~ Cys – SH + HS – Cys~ + A
In deze reactie worden weer nieuwe S – S bindingen gevormd.
- www.havovwo.nl
-1-
- www.examen-cd.nl
Eindexamen vwo scheikunde 2013-II
-
havovwo.nl
3p
22
Geef de structuurformule van stof A.
Bij de behandeling met SDS en DTT wordt zowel de tertiaire structuur als de
secundaire structuur van de eiwitten verbroken. Het SDS heeft invloed op
zowel de secundaire als de tertiaire structuur.
2p
23
Leg uit of DTT de secundaire of de tertiaire structuur van het eiwit
verbreekt.
Wanneer de HIV-eiwitten zijn gedenatureerd, worden ze op grootte
gescheiden. Daartoe wordt een oplossing met gedenatureerde HIV-eiwitten
aan de rand van een rechthoekige gel aangebracht. In de gel worden
elektroden gestoken die worden aangesloten op een gelijkstroombron.
Omdat de gedenatureerde eiwitmoleculen met de C12H25SO4– ionen negatief
geladen zijn, bewegen ze naar de positieve elektrode. Hoe groter de
eiwitmoleculen, hoe langzamer ze door de gel gaan. Na afloop van de
scheiding bevinden de eiwitten zich elk op een eigen positie in de gel. In
figuur 2 is een gel weergegeven waarin de HIV-eiwitten op grootte zijn
gescheiden.
p17
p24
p31
gp41
p55
p51
p66
gp120
gp160
figuur 2
De namen van de eiwitten die in figuur 2 voorkomen, zijn afgeleid van hun
molecuulmassa’s. Zo heeft het eiwit gp160 een molecuulmassa van 160·103
u.
Het RNA van een HIV-virusdeeltje bevat de code voor de HIV-eiwitten.
Deze streng bestaat uit 9749 nucleotiden. Vaak zijn stukjes van virus-RNA
onderdeel van de code voor verschillende eiwitten. De code voor het ene
eiwit loopt dan bijvoorbeeld van nucleotide 1 tot en met nucleotide 900 en
van een ander eiwit van nucleotide 801 tot en met 1400 op het virus-RNA.
Met behulp van figuur 2 is af te leiden of een dergelijke overlap van codes
ook voorkomt bij het HIV-virus.
3p
24
Laat met behulp van een berekening zien of zo’n overlap ook voorkomt bij
het HIV-virus. Ga ervan uit dat de gemiddelde massa van een
aminozuureenheid in een eiwitmolecuul 112 u is.
- www.havovwo.nl
-2-
- www.examen-cd.nl
Eindexamen vwo scheikunde 2013-II
-
havovwo.nl
Wanneer de eiwitten in de gel op grootte zijn gescheiden, worden ze op
de strip overgebracht. Daarbij behouden de eiwitten hun onderlinge
positie. Nu is de strip klaar voor gebruik. Op de strip zijn geen C12H25SO4–
ionen meer aan de eiwitketens gebonden.
Tijdens het testen wordt een bloedmonster op de strip aangebracht.
Wanneer in het bloed antilichamen aanwezig zijn, binden die zich aan de
eiwitten op de teststrip. Dit wordt zichtbaar gemaakt via een serie reacties
waarbij uiteindelijk de stof TMB in een redoxreactie door
waterstofperoxide wordt omgezet tot een reactieproduct met een
donkerblauwe kleur. Hieronder staan de structuurformules van TMB en
het gekleurde reactieproduct.
H3C
H2N
NH2
H3C
CH3
TMB
4p
25
H3C
CH3
HN
CH3
NH
CH3
H3C
donkerblauw reactieproduct
Geef de vergelijkingen van de beide halfreacties en de totale
reactievergelijking voor de omzetting van TMB tot het blauwe
reactieproduct. Gebruik molecuulformules. In de vergelijking van de
halfreactie van TMB komt onder andere ook H+ voor.
Bij een HIV-test worden, behalve het te testen bloedmonster, nog twee
controlemonsters getest: een monster waarvan men zeker weet dat het
HIV-antilichamen bevat en een monster waarvan men zeker weet dat het
geen HIV-antilichamen bevat.
1p
26
Geef een reden waarom deze twee controlemonsters worden getest.
- www.havovwo.nl
-3-
- www.examen-cd.nl